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Java 多執行緒第三種建立方式：Callable、Future 與 CompletionService 實戰

編輯：Java 相關知識

繼承 Thread、實作 Runnable 之外，Java 提供 Callable<V> 介面作為第三種建立執行緒方式。其 call() 方法支援回傳值與拋出檢查型例外，配合 Future<V> 與 CompletionService<V> 實現更強大的非同步程式設計模式。

一、Callable 與 Future 基礎應用

public class CallableFutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

        // 提交 Callable 任務，獲得 Future
        Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                Thread.sleep(20);  // 模擬耗時運算
                return "hi, amos";
            }
        });

        // 同步等待結果（阻塞直到完成）
        System.out.println("結果: " + future.get());

        // 可設定超時等待
        // future.get(1, TimeUnit.MILLISECONDS);

        executor.shutdown();
    }
}

關鍵差異點

使用 submit() 而非 execute() 提交任務
call() 回傳值型別必須與 Future<V> 泛型一致
Future 提供 cancel()、isDone()、isCancelled() 等控制方法

二、CompletionService：非同步收割器模式

CompletionService 專為批量提交 Callable 任務設計，其 take() 方法會阻塞直到下一個完成的任務可用，類似「哪塊麥田先熟收割哪塊」。

public class CompletionServiceDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        CompletionService<Integer> service = new ExecutorCompletionService<>(executor);

        // 提交 10 個隨機耗時任務
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int taskId = i;
            service.submit(() -> {
                Thread.sleep(new Random().nextInt(3000));
                return taskId;
            });
        }

        // 依完成順序獲取結果
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("已完成任務: " + service.take().get());
        }

        executor.shutdown();
    }
}